Dạng 2: Tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng

Học Lớp

Administrator
Thành viên BQT
Phương pháp:
Để xác định góc giữa đường thẳng a và mặt phẳng αta thực hiện theo các bước sau:
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng.png

  1. Tìm giao điểm $O = a \cap \left( \alpha \right)$
  2. Dựng hình chiếu A' của một điểm $A \in a$ xuống α
  3. Góc $\widehat {AOA'} = \varphi $ chính là góc giữa đường thẳng a và α.
Lưu ý:
  • Để dựng hình chiếu A' của điểm A trên α ta chọn một đường thẳng $b \bot \left( \alpha \right)$ khi đó $AA'\parallel b$.
  • Để tính góc $\varphi $ ta sử dung hệ thức lượng trong tam giác vuông $\Delta OAA'$. Ngoài ra nếu không xác định góc $\varphi $ thì ta có thể tính góc giữa đường thẳng a và mặt phẳng α theo công thức $\sin \varphi = \frac{{\left| {\overrightarrow u .\overrightarrow n } \right|}}{{\left| {\overrightarrow u } \right|\left| {\overrightarrow n } \right|}}$ trong đó $\overrightarrow u $ là VTCP của a còn $\overrightarrow n $ là vec tơ có giá vuông góc với α.

Ví dụ vận dung
Câu
1: Cho tứ diện ABCD có cạnh AB, BC, BD bằng nhau và vuông góc với nhau từng đôi một. Khẳng định nào sau đây đúng?
A. Góc giữa AC và $\left( {BCD} \right)$ là góc ACB.
B. Góc giữa AD và $\left( {ABC} \right)$ là góc ADB.
C. Góc giữa AC và $\left( {ABD} \right)$ là góc CAB.
D. Góc giữa CD và $\left( {ABD} \right)$ là góc CBD.
Chọn A
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 01.png

Từ giả thiết ta có $\left\{ \begin{array}{l}AB \bot BC\\AB \bot CD\end{array} \right. \Rightarrow AB \bot \left( {BCD} \right)$.
Do đó $\left( {AC,\left( {BCD} \right)} \right) = \widehat {ACB}$.
Câu 2: Cho tam giác ABC vuông cân tại A và BC = a. Trên đường thẳng qua A vuông góc với $\left( {ABC} \right)$ lấy điểm S sao cho $SA = \frac{{a\sqrt 6 }}{2}$. Tính số đo góc giữa đường thẳng $SA$ và $\left( {ABC} \right)$.
A. $30^\circ $.
B. $45^\circ $.
C. $60^\circ $.
D. $90^\circ $.
Chọn D
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 02.png

$SA \bot \left( {ABC} \right) \Rightarrow \left( {SA,\left( {ABC} \right)} \right) = 90^\circ $.
Câu 3: Cho tứ diện ABCD có cạnh $AB,{\rm{ }}BC,{\rm{ }}BD$ vuông góc với nhau từng đôi một. Khẳng định nào sau đây đúng ?
A. Góc giữa CD và $\left( {ABD} \right)$ là góc $\widehat {CBD}$.
B. Góc giữa AC và $\left( {BCD} \right)$ là góc $\widehat {ACB}$.
C. Góc giữa AD và $\left( {ABC} \right)$ là góc $\widehat {ADB}$.
D. Góc giữa AC và $\left( {ABD} \right)$ là góc $\widehat {CBA}$.
Do $AB,{\rm{ }}BC,{\rm{ }}BD$ vuông góc với nhau từng đôi một nên $AB \bot \left( {BCD} \right)$, suy ra BC là hình chiếu của AC lên $\left( {BCD} \right)$.
Chọn B
Câu 4: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác vuông cạnh huyền BC = a. Hình chiếu vuông góc của S lên $\left( {ABC} \right)$ trùng với trung điểmBC. Biết SB = a. Tính số đo của góc giữa $SA$ và $\left( {ABC} \right)$.
A. $30^\circ $.
B. $45^\circ $.
C. $60^\circ $.
D. $75^\circ $.
Chọn C
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 04.png

Gọi H là trung điểm của BC suy ra
$AH = BH = CH = \frac{1}{2}BC = \frac{a}{2}$.
Ta có: $SH \bot \left( {ABC} \right) \Rightarrow SH = \sqrt {S{B^2} - B{H^2}} = \frac{{a\sqrt 3 }}{2}$.
$\widehat {\left( {SA,\left( {ABC} \right)} \right)} = \widehat {SAH} = \alpha $
$ \Rightarrow \tan \alpha = \frac{{SH}}{{AH}} = \sqrt 3 \Rightarrow \alpha = 60^\circ $.
Câu 5: Cho hình chóp S.ABCD, đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng a và SA⊥(ABCD). Biết $SA = \frac{{a\sqrt 6 }}{3}$. Tính góc giữa SC và $\left( {ABCD} \right)$.
A. $30^\circ $.
B. $45^\circ $.
C. $60^\circ $.
D. $75^\circ $.
Chọn A
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 05.png

Ta có: $SA \bot \left( {ABCD} \right) \Rightarrow SA \bot AC$
$ \Rightarrow \widehat {\left( {SC;\left( {ABCD} \right)} \right)} = \widehat {SCA} = \alpha $
ABCD là hình vuông cạnh a $ \Rightarrow AC = a\sqrt 2 ,SA = \frac{{a\sqrt 6 }}{3}$ $ \Rightarrow \tan \alpha = \frac{{SA}}{{AC}} = \frac{{\sqrt 3 }}{3} \Rightarrow \alpha = 30^\circ $.
Câu 6: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a. Hình chiếu vuông góc của S lên $\left( {ABC} \right)$ trùng với trung điểm H của cạnh BC. Biết tam giác SBC là tam giác đều. Tính số đo của góc giữa SA và $\left( {ABC} \right).$
A. ${60^0}$
B. ${75^0}$
C. ${45^0}$
D. ${30^0}$
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 06.png

Do H là hình chiếu của S lên mặt phẳng $\left( {ABC} \right)$ nên $SH \bot \left( {ABC} \right)$
Vậy AH là hình chiếu của SH lên mp $\left( {ABC} \right)$
$ \Rightarrow \left( {SA;\left( {ABC} \right)} \right) = \left( {SA;AH} \right) = \widehat {SAH}$
Ta có: $SH \bot \left( {ABC} \right) \Rightarrow SH \bot AH$
Mà: ∆ABC = ∆SBC => SH = AH. Vậy tam giác $SAH$ vuông cân tại H $ \Rightarrow \widehat {SAH} = {45^0}$
Câu 7: Cho hình thoi ABCD có tâm O, $AC = 2a;BD = 2{\rm{A}}C$. Lấy điểm S không thuộc $\left( {ABCD} \right)$ sao cho $SO \bot \left( {ABCD} \right)$. Biết $\tan \widehat {SBO} = \frac{1}{2}$. Tính số đo của góc giữa SC và $\left( {ABCD} \right)$.
A. $30^\circ $.
B. $45^\circ $.
C. $60^\circ $.
D. $75^\circ $.
Chọn B
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 07.png

Ta có: $AC = 2a;BD = 2{\rm{A}}C = 4a \Rightarrow OB = 2a$
$ \Rightarrow \tan \widehat {SBO} = \frac{{SO}}{{OB}} = \frac{1}{2} \Leftrightarrow SO = \frac{1}{2}OB = a$.
Mặt khác $\widehat {\left( {SC,\left( {ABCD} \right)} \right)} = \widehat {SCO};\frac{{SO}}{{OC}} = \frac{a}{a} = 1$
Suy ra số đo của góc giữa SC và $\left( {ABCD} \right)$ bằng $45^\circ $.
Câu 8: Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a. Hình chiếu vuông góc của S lên $\left( {ABC} \right)$ trùng với trung điểm H của cạnh BC. Biết tam giác SBC là tam giác đều.Tính số đo của góc giữa $SA$ và $\left( {ABC} \right)$.
A. $30^\circ $.
B. $45^\circ $.
C. $60^\circ $.
D. $75^\circ $.
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 08.png

Chọn B
Ta có:
$SH \bot \left( {ABC} \right) \Rightarrow SH \bot AH \Rightarrow \widehat {\left( {SA;\left( {ABC} \right)} \right)} = \widehat {SAH} = \alpha $.
ΔABC và ΔSBC là hai tam giác đều cạnh a $ \Rightarrow AH = SH = \frac{{a\sqrt 3 }}{2}$
$ \Rightarrow AH = SH = \frac{{a\sqrt 3 }}{2} \Rightarrow \Delta SHA$ vuông cân tại H $ \Rightarrow \alpha = 45^\circ $.
Câu 9: Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a, $SA \bot (ABCD),SA = a\sqrt 6 .$ Gọi α là góc giữa SC và mp $(ABCD).$ Chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau ?
A. $\alpha = {30^0}.$
B. $\cos \alpha = \frac{{\sqrt 3 }}{3}.$
C. $\alpha = {45^0}.$
D. $\alpha = {60^0}.$
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 09.png

Vì $SA \bot (ABCD)$ nên AC là hình chiếu vuông góc của SC lên $(ABCD).$
$ \Rightarrow $ Góc giữa giữa SC và mp $(ABCD)$bằng góc $SC\& AC.$$ \Rightarrow \alpha = \widehat {SCA}.$
Xét tam giác SAC vuông tại A có:$\tan \alpha = \frac{{SA}}{{AC}} = \frac{{a\sqrt 6 }}{{a\sqrt 2 }} = \sqrt 3 \Rightarrow \alpha = {60^0}.$
Câu 10: Cho hình chóp S.ABCD đáy ABCD là hình vuông cạnh bằng a và $SA \bot \left( {ABCD} \right).$ Biết $SA = \frac{{a\sqrt 6 }}{3}$. Tính góc giữa SC và $\left( {ABCD} \right).$
A. ${30^0}.$
B. ${60^0}.$
C. ${75^0}.$
D. ${45^0}.$
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 10.png

Tứ giác ABCD là hình vuông cạnh a nên $AC = a\sqrt {2.} $
$SA \bot \left( {ABCD} \right) \Rightarrow AC$ là hình chiếu vuông góc của SC lên $\left( {ABCD} \right) \Rightarrow \widehat {SCA}$ là góc giữa SC và $\left( {ABCD} \right).$
Tam giác SAC vuông tại A nên $\tan \widehat {SCA} = \frac{{SA}}{{AC}} = \frac{{a\sqrt 6 }}{3}.\frac{1}{{a\sqrt 2 }} = \frac{1}{{\sqrt 3 }} \Rightarrow \widehat {SCA} = {30^0}.$
Chọn A
Câu 11: Cho hình lập phương ABCD.A'B'C'D'. Gọi α là góc giữa AC′ và mp (A'BCD') Chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau?
A. $\alpha {\rm{ }} = {\rm{ }}{30^0}.$
B. $\tan \alpha = \frac{2}{{\sqrt 3 }}.$
C. $\alpha {\rm{ }} = {\rm{ }}{45^0}.$
D. $\tan \alpha = \sqrt 2 .$
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 11.png

Gọi $\left\{ \begin{array}{l}A'C \cap AC' = I\\C'D \cap CD' = H\end{array} \right.$
mà $\left\{ \begin{array}{l}C'D \bot CD'\\C'D \bot A'D'\end{array} \right. \Rightarrow C'D \bot \left( {A'BCD'} \right) \Rightarrow IH$ là hình chiếu vuông góc của AC′ lên $\left( {A'BCD'} \right) \Rightarrow \widehat {C'IH}$là góc giữa AC′ và (A'BCD') Mà $\tan \widehat {C'IH} = \frac{{C'H}}{{IH}} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}.2 = \sqrt 2 .$
Chọn D
Câu 12: Cho hình chóp S.ABC có SA⊥(ABC) và tam giác ABC không vuông, gọi H,K lần lượt là trực tâm các ΔABC và ΔSBC. Số đo góc tạo bởi HK và mp(SBC) là?
A. $65^\circ $.
B. $90^\circ $.
C. $45^\circ $.
D. $120^\circ $.
Gọi $I = AH \cap BC$. Ta có $\left\{ \begin{array}{l}BC \bot SA\\BC \bot AI\end{array} \right. \Rightarrow BC \bot (SAI) \Rightarrow (SBC) \bot (SAI)$ và $K \in SI$.
Ta lại có $\left\{ \begin{array}{l}SB \bot CK\\SB \bot CH\end{array} \right. \Rightarrow SB \bot (CHK) \Rightarrow (SBC) \bot (CHK)$.
Mà $HK = (SAI) \cap (SHK)$, suy ra $HK \bot (SBC)$
$ \to $ Chọn B
Câu 13: Cho hình chóp S.ABC thỏa mãn SA = SB = SC. Gọi H là hình chiếu vuông góc của S lên mp(ABC). Chọn khẳng định đúng trong các khẳng định sau?
A. H là trực tâm tam giác ABC.
B. H là trọng tâm tam giác ABC.
C. H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.
D. H là tâm đường tròn nội tiếp tam giác ABC.
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 13.png

Do hình chóp S.ABC có SA = SB = SC và SH ⊥ (ABC) nên SH là trục của hình chóp S.ABC = > HA = HB = HC. Nên H là tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC.
Vậy Chọn C
Câu 14: Cho góc tam diện Sxyz với $\widehat {xSy} = {120^0},$ $\widehat {ySz} = {60^0},$ $ \to $ Trên các tia Sx,Sy,Sz lần lượt lấy các điểm A,B,C sao cho SA = SB = SC = a. Tam giác ABC có đặc điểm nào trong các số các đặc điểm sau :
A. Vuông cân.
B. Đều.
C. Cân nhưng không vuông.
D. Vuông nhưng không cân.
Xét $\Delta SAB$ có $A{B^2} = S{A^2} + S{B^2} - 2SA.SB.\cos \widehat {ASB} = 3{a^2} \Rightarrow AB = a\sqrt 3 $.
ΔSBC đều $ \Rightarrow BC = a.$
$\Delta SAC$ có $AB = \sqrt {S{A^2} + S{C^2}} = a\sqrt 2 $.
Từ đó ΔABC vuông tại C.
Vậy Chọn D
Câu 15: Cho hình chóp S.ABCD có SA⊥(ABCD) và đáy ABCD là hình chữ nhật. Gọi O là tâm của ABCD và I là trung điểm của SC. Khẳng định nào sau đây sai ?
A. IO⊥(ABCD).
B. $BC \bot SB.$
C. (SAC) là mặt phẳng trung trực của đoạn BD.
D. Tam giác CD vuông ở D.
tính góc giữa đường thẳng và mặt phẳng 16.png

Có IO là đường trung bình tam giác SAC nên IO//SA nên IO⊥(ABCD). Phương án A đúng.
Có $\left\{ \begin{array}{l}BC \bot AB\\BC \bot SA\end{array} \right. \Rightarrow BC \bot SB$. Phương án B đúng
Và $\left\{ \begin{array}{l}CD \bot AD\\CD \bot SA\end{array} \right. \Rightarrow CD \bot SD$ nên phương án D đúng.
Phương án C sai. Thật vậy nếu (SAC) là mặt phẳng trung trực của BD $ \Rightarrow BD \bot AC$(vô lý).
Vậy Chọn C

✅ Bản đầy đủ các dạng vecto trong không gian
 
Sửa lần cuối:

Chương 8: Vector trong không gian

Các dạng toán liên quan giữa hai đường thẳng trong không gian Các dạng toán liên quan giữa đường thẳng và mặt phẳng trong không gian Các dạng toán liên quan giữa hai mặt phẳng trong không gian Các dạng toán tính khoảng cách trong không gian